超临界惰性气体和着色方法技术

一种着色系统，所述着色系统可以包括：惰性气体、着色剂和一个或多个容器，所述容器配置为：将所述惰性气体转化为超临界流体；和/或接受和用超临界流体态下的所述惰性气体着色制品。一种着色方法，所述着色方法可以包括：将惰性气体转化为超临界流体态；将着色剂溶解、悬浮或吸收于所述超临界惰性气体中，并用超临界流体态下的所述惰性气体着色制品。一种着色组合物，所述着色组合物可以包含：超临界流体态下的惰性气体；和着色剂，所述着色剂位于所述超临界惰性气体中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景用于将制品染色、着色，或颜料上色的传统的水基着色组合物可能产生大量废水。通常，废水可能被作为来自着色过程的副产物的高度毒性的化学品污染，并且所述高度毒性的化学品从水分离可能是困难的和昂贵的。然而，污染的水不应在不移除着色剂的情况下引入至环境中，并且作为结果可能需要昂贵的着色方法。超临界二氧化碳已经在着色方法中使用，因为它可以溶解或吸收用于施加至制品的着色剂。然而，二氧化碳也可以与着色剂或者制品如纺织品上的多种官能化部分反应，并且影响着色剂附着至制品的能力。作为结果，着色剂倾向于容易地从制品移除，如在清洗的过程中，以使得制品的颜色随时间变暗。因而，对于可以用于对制品，如纺织品、聚合物部分、金属部分、陶瓷部分等提供颜色的改进的着色组合物存在持续的需要。概述在一个实施方案中，组合物可以被配置用于作为能够着色制品的超临界惰性气体使用。着色组合物可以包括着色剂，和具有该着色剂的超临界流体态下的惰性气体。组合物还可以包括能够用超临界流体中的着色剂着色的制品。着色剂可以是染料，如有机染料或无机染料，以及颜料或染色剂。在一个方面，着色组合物可以包括选自以下各项的另外的物质不同的惰性气体、二氧化碳、空气、氧、氮、/K、醇、醛、胺、烃、芳族烃、酚、漂白剂，或其组合。在一个实施方案中，着色系统可以用于用具有超临界惰性气体和着色剂的着色组合物着色制品。该着色系统可 以包括惰性气体；可混溶在超临界状态下的惰性气体中的着色剂；以及一个或多个容器，所述一个或多个容器配置为(I)将惰性气体转化为超临界流体，或(2)接受和用具有着色剂的超临界流体态下的惰性气体着色制品。着色剂可以是在超临界状态下的惰性气体中可溶解、可悬浮或可吸收的。在一个方面，着色系统可以具有配置为将惰性气体转化为超临界流体的超临界流体容器。同样，着色系统可以包括压力构件，所述压力构件配置为将惰性气体的压力增加为达到或超过惰性气体的超临界压力。另外，着色系统可以包括加热单元，所述加热单元配置为将惰性气体的温度升高至达到或超过惰性气体的超临界温度。此外，着色系统可以具有着色容器，所述着色容器配置为接受超临界流体态下的惰性气体，接受着色剂，并且接受所要清洗的制品。此外，着色系统可以包括分离容器，所述分离容器配置为从着色容器接受具有着色剂或着色剂的副产物的惰性气体和将惰性气体减压至气态。在一个方面，着色系统可以包括要与超临界流体态下的惰性气体组合的至少一种另外的物质。另外的物质的实例可以选自不同的惰性气体、二氧化碳、空气、氧、氮、水、醇、醛、胺、烃、芳族烃、酚、漂白剂，或其组合。在一个方面，惰性气体可以选自氦、氩、氪、氙、氖、氡，或它们的组合。在一个实施方案中，着色组合物和着色系统可以在用于着色制品的着色方法中使用。着色方法可以包括将惰性气体转化为超临界流体态；将着色剂与超临界流体态下的惰性气体组合；和将制品用其中具有着色剂的超临界流体态下的惰性气体着色。在一个方面，着色方法可以包括包括在着色之前或其过程中将另外的物质与超临界流体态下的惰性气体组合。另外的物质可以如本文所述。在一个方面，着色方法可以包括将超临界流体态下的惰性气体引入至着色容器中；将着色剂引入至着色各器中；将制品引入至着色各器中；和将制品在着色各器内用其中具有着色剂的超临界流体态下的惰性气体着色。附图简述附图说明图1是现有技术的示意图和显示固相、液相、气相和超临界流体相的一般相图。图2A-2C是着色容器的示例实施方案的示意图。图2D-2H是在着色方法的过程中可以含有和释放着色剂的着色剂保持器的示例实施方案的示意图。图3是着色系统的示例实施方案的示意图。图4是分离容器的示例实施方案的示意图。图5是天然纤维与异喹啉衍生的染料之间的化学反应的示例实施方案的示意图。图6是二氧化碳与多种染料之间的化学反应的示例实施方案的示意图。详述 在以下详述中，参考形成其一部分的附图。在附图中，除非上下文另外指出，相似的符号典型地表示相似的部件。详述、附图和权利要求中描述的示例实施方案不意味着限定。可以采用其他实施方案，并且可以进行其他变化，而不脱离这里给出的主题的精神或范围。将容易明白的是，可以将如本文一般性描述的，以及附图中示例的本公开的各方面排列、代替、组合、分离，并且设计在宽范围的多种不同的构造中，其全部被明确地在本文预期。考虑到着色过程副产物是毒性或环境不友好并且准备处理的昂贵成本所带有的问题，不带有这些问题的新的着色组合物将是有益的。现在发现可以使用超临界流体态下的惰性气体(例如，超临界惰性气体)作为非毒性着色组合物，所述着色组合物可以溶解、悬浮或吸收着色剂并且将着色剂施加至制品。超临界惰性气体着色组合物的使用对于环境或人类健康具有最小的乃至于没有有害效果。另外，惰性气体可以通过将惰性气体转化回其气态使得来自着色过程的着色过程副产物保留为固体或液体，从而容易地与着色过程副产物分离。之后可以通过将气体从保留液体和固体的容器排出，从而将气态惰性气体从液体和固体副产物移除。惰性气体的蒸发也可以用于将惰性气体从副产物移除。图1是一般性地表示固态、液态、气态和超临界流体态的示意图。惰性气体可以包括氦、氩、氪、氖和氙，或其组合。然而，氡在放射性不是问题的情况下，如在着色放射性材料中，也可以是可用的。惰性气体是基本上惰性、无毒的，并且是无色和无味的。惰性气体可以通过压缩至达到或超过它们的超临界点而转化为超临界流体。超临界惰性气体可用作提供用于着色目的的着色剂的着色组合物，如着色多种由纤维、纺织品、聚合物、玻璃、陶瓷、金属，或其组合组成的制品。惰性气体在高于其超临界点的温度和压力成为超临界流体惰性气体。超临界点，如图1中所示，是非常确实的现象，其中气体，如惰性气体，在超临界点的温度(例如，超临界温度)和压力(例如，超临界压力)之上转化为超临界流体。作为超临界流体惰性气体，它可以像气体一样扩散穿过固体，以及像液体一样溶解物质。此外，接近于超临界点，压力或温度上小的改变导致超临界流体在密度上大的改变，从而允许将超临界流体惰性气体的很多性质“细调”为更像液体或更像气体。温度从接近超临界的温度朝向超临界点的相对小的降低可以产生行为更接近于流体的超临界流体。对应地，温度上从接近于超临界的温度偏离超临界点的相对小的增加可以导致超临界流体更接近于气体。另一方面，压力上相对小的增加可以增加超临界流体的密度以使得它表现得更像液体，而压力上相对小的降低使得密度降低以使得超临界流体表现得更像气体。此外，在超临界流体中没有表面张力，所以没有液相/气相界面。此外，着色剂在惰性气体超临界流体中可溶。超临界流体中的可溶解性倾向于随着流体的密度增加(在恒定温度)。因为密度随压力增加，可溶解性倾向于随压力增加。在恒定密度，可溶解性将随温度增加。然而，接近于超临界点，密度随温度上的微小增加急剧地降低。因此，接近于超临界温度，可溶解性通常随着温度增加而降低，并且之后再次升高。在用悬浮在超临界流体中的着色剂着色的过程中可以调节这些参数以改进着色方法。例如，超临界流体中着色剂的可溶解性可以增加，以使得将更多的着色剂溶解并提供至所要着色的制品。然而，在超临界流体中具有更低可溶解性的染料在一些情况下可以是有益的，因为它可以更容易控制与用具有低可溶解性的染料着色的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种组合物，所述组合物包括 着色剂；和 超临界流体态下的惰性气体，所述超临界流体态下的惰性气体具有所述着色剂。2.权利要求1所述的组合物，所述组合物还包括制品，所述制品能够用所述超临界流体中的所述着色剂着色。3.权利要求1-2中的任一项所述的组合物，其中所述着色剂是染料。4.权利要求1-3中的任一项所述的组合物，其中所述着色剂是有机染料。5.权利要求1-3中的任一项所述的组合物，其中所述着色剂是无机染料。6.权利要求1-2中的任一项所述的组合物，其中所述着色剂是颜料。7.权利要求1-2中的任一项所述的组合物，其中所述着色剂是染色剂。8.权利要求1-7中的任一项所述的组合物，所述组合物还包括选自以下各项的另外的物质不同的惰性气体、二氧化碳、空气、氧、氮、水、醇、醛、胺、烃、芳族烃、酚、漂白剂，或它们的组合。9.权利要求8所述的组合物，其中所述醇选自由甲醇、乙醇、丁醇、丙醇和己醇组成的组。10.权利要求8所述的组合物，其中所述酮选自由丙酮、乙酰基酮和己酮组成的组。11.权利要求8所述的组合物，其中所述醛选自由甲醛和乙醛组成的组。12.权利要求8所述的组合物，其中所述烃选自由甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯和丙烯组成的组。13.权利要求8所述的组合物，其中所述卤代烃选自由碘乙烷、二氯甲烷和氯仿组成的组。14.权利要求1-13中的任一项所述的组合物，其中所述组合物没有挥发性有机化合物。15.权利要求1-14中的任一项所述的组合物，其中所述着色剂以足够的量存在，以将与超临界流体态下的所述惰性气体接触的制品着色。16.权利要求1-15中的任一项所述的组合物，其中所述制品包括纺织品、聚合物、塑料、木材、陶瓷、玻璃、金属或合金，或它们的组合。17.一种着色系统，所述着色系统包括 惰性气体； 着色剂，所述着色剂在超临界状态下的所述惰性气体中可混溶；以及一个或多个容器，所述容器配置为 将所述惰性气体转化为超临界流体；或 接受和用具有所述着色剂的在超临界流体态下的所述惰性气体着色制品。18.权利要求17所述的着色系统，其中所述着色剂在超临界态下的所述惰性气体中可溶解、可悬浮或可吸收。19.权利要求17-18中的任一项所述的着色系统，其中所述一个或多个容器具有超临界流体容器，所述超临界流体容器配置为将所述惰性气体转化为超临界流体。20.权利要求17-19中的任一项所述的着色系统，其中所述一个或多个容器具有压力构件，所述压力构件配置为将所述惰性气体的压力增加为达到或超过所述惰性气体的超临界压力。21.权利要求17-20中的任一项所述的着色系统，其中所述一个或多个容器具有加热单元，所述加热单元配置为将所述惰性气体的温度升高为达到或超过所述惰性气体的超临界温度。22.权利要求17-21中的任一项所述的着色系统，其中所述一个或多个容器具有着色容器，所述着色容器配置为接受超临界流体态下的所述惰性气体，接受着色剂，并接受要清洗的制品。23.权利要求17-22中的任一项所述的着色系统，所述着色系统还包括分离容器，所述分离容器配置为接受来自着色容器的具有所述着色剂或所述着色剂的副产物的所述惰性气体，并将所述惰性气体减压至气态。24.权利要求17-23中的任一项所述的着色系统，所述着色系统还包括分离容器，所述分离容器具有气体出口，所述气体出口配置为从所述分离容器释放气态下的所述惰性气体。25.权利要求17-24中的任一项所述的着色系统，所述着色系统还包括分离容器，所述分离容器具有废物出口，所述废物出口配置为允许固体和/或液体着色剂或着色剂副产物从所述分离容器的移除。26.权利要求17-25中的任一项所述的着色系统，所述着色系统还包括惰性气体入口。27.权利要求17-26中的任一项所述的着色系统，所述着色系统还包括惰性气体储存容器，所述惰性气体储存容器配置为储存超临界流体态、气态或液态下的所述惰性气体。28.权利要求17-27中的任一项所述的着色系统，所述着色系统还包括冷却构件，所述冷却构件配置为接受超临界流体态或气态下的所述惰性气体并降低所述惰性气体的温度至液态。29.权利要求17-28中的任一项所述的着色系统，所述着色系统还包括连接所述一个或多个容器的一个或多个流体通道。30.权利要求17-29中的任一项所述的着色系统，所述着色系统还包括泵，所述泵配置为将所述惰性气体泵送通过连接所述一个或多个容器的一个或多个流体通道。31.权利要求17-30中的任一项所述的着色系统，所述着色系统还包括要与所述超临界流体态下的所述惰性气体组合的至少一种另外的气体。32.权利要求17-31中的任一项所述的着色系统，还包括选自以下各项的另外的物质不同的惰性气体、二氧化碳、空气、氧、氮、水、醇、醛、胺、烃、芳族烃、酚、漂白剂，或其组合。33.权利要求32所述的着色系统，其中所述醇选自由甲醇、乙醇、丁醇、丙醇和己醇组成的组。34.权利要求32所述的着色系统，其中所述酮选自由丙酮、乙酰基酮和己酮组成的组。35.权利要求32所述的着色系统，其中所述醛选自由甲醛和乙醛组成的组。36.权利要求32所述的着色系统，其中所述烃选自由甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯和丙烯组成的组。37.权利要求32所述的着色系统，其中所述卤代烃选自由碘乙烷、二氯甲烷和氯仿组成的组。38.权利要求32-37中的任一项所述的着色系统，其中所述另外的物质能够当所述惰性气体是超临界流体态时为超临界流体态或者超临界状态下的所述惰性气体能够在其中具有所述另外的物质。39.权利要求17-38中的任一项所述的着色系统，其中所述惰性气体选自氦、氩、氪、氙、氖、氡，或它们的组合。40.权利要求17-39中的任一项所述的着色系统，其中所述惰性气体处于高于超临界温度的温度和闻于超临界压力的压力。41.一种着色方法，所述着色方...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·B·卡尔逊，格雷戈里·D·费伦，菲利普·A·沙利文，
申请(专利权)人：英派尔科技开发有限公司，
类型：
国别省市：